胡震云,雷貴榮,韓 剛

(1.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇南京 210098;2.河海大學商學院,江蘇 南京 210098;3.徐州市水利局,江蘇 徐州 221002)

用水總量控制是對用水定量化的宏觀管理,其內(nèi)涵主要是指根據(jù)流域經(jīng)濟發(fā)展和水資源特點,確定流域和行政區(qū)域用水總量控制指標,協(xié)調(diào)區(qū)域用水定額指標,實行流域用水總量控制和定額管理相結(jié)合的水資源管理制度[1].目前,我國節(jié)水型社會建設已把水資源總量控制與定額管理制度作為管理體系的核心,并取得了很大的成效[1-7],但在用水總量控制實踐中,還存在著需要繼續(xù)完善和發(fā)展的內(nèi)容.比如,用水總量控制的目的在于促進水資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置、全面節(jié)約,緩解日益突出的水資源供需矛盾,途徑是提高水資源用水效率[8],核心是提高用水的技術效率,而從全國各地總量控制和定額管理制度實施階段成果來看,不同地區(qū)使用的總量控制和定額管理的指標雖然不盡相同,也考慮到了用水效率,但不外是取水總量、用水總量、取水定額、用水定額和耗水定額等,指標較單一,常用指標為萬元產(chǎn)值用水量、灌溉水利用系數(shù)等,無法進行部門、行業(yè)間用水效率的綜合比較分析[9],沒有綜合考慮用水戶的投入和產(chǎn)出.為了給用水總量控制提供新的思路,本文利用經(jīng)濟學中的相關理論和方法,給出基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制內(nèi)涵和測算模型.

1 基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制理念和思路

1.1 水資源利用技術效率的概念和內(nèi)涵

效率是指在現(xiàn)有技術條件下,如何才能使資源的使用效果最佳,也就是說,如何才能使資源達到帕累托最優(yōu)狀態(tài).

技術是指一定時期內(nèi)要素投入與產(chǎn)出之間的穩(wěn)定對應關系.技術效率是微觀經(jīng)濟學效率研究的2大概念之一,英國劍橋大學經(jīng)濟學家Farrell于1957年首次從投入角度提出了技術效率的概念.技術效率強調(diào)對技術的利用程度.從產(chǎn)出角度看,技術效率是指相同投入下經(jīng)濟單元實際產(chǎn)出與理想產(chǎn)出(最大可能性產(chǎn)出)的比率;從投入角度看,技術效率是指相同產(chǎn)出下理想投入(最小可能性投入)與實際投入的比率.技術效率用來衡量經(jīng)濟單元獲得最大產(chǎn)出(或投入最小成本)的能力,表示經(jīng)濟單元的實際生產(chǎn)活動接近前沿面的程度,能夠很好地反映經(jīng)濟單元在已有技術下的效率.由于技術效率具有可比性、綜合性等優(yōu)點,所以技術效率的理論、應用以及軟件開發(fā)得以迅速發(fā)展.

人類的需要是無止境的,人類為了滿足無止境的需要必須調(diào)動與利用現(xiàn)有的各項資源去組織生產(chǎn)和經(jīng)營活動.但是,由于水資源的稀缺,個人和社會必須對稀缺水資源約束下,生產(chǎn)什么、如何生產(chǎn)以及如何分配生產(chǎn)成果作出選擇.從經(jīng)濟學的角度來看,評價這種選擇優(yōu)劣的標準就是效率,對水資源而言,就是人們?nèi)绾卧诩榷ǖ募夹g和環(huán)境條件下,用有限的水資源實現(xiàn)最大的潛在生產(chǎn)力.

因此,水資源利用技術效率可以定義為:在健康的水資源管理體制和有效的水資源市場調(diào)節(jié)機制下,在既定的技術和環(huán)境條件下,一定水資源投入數(shù)量的情況下獲得最大產(chǎn)出的能力或在一定產(chǎn)出數(shù)量的情況下所需要的最小水資源投入量的程度.水資源利用技術效率能夠很好地反映用水單元在已有技術下的效率.

1.2 基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制思路

基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制是指以行政區(qū)為取用水單元,實行區(qū)域用水總量控制,且用水總量控制分為2個層次:第1層為控制水量,是在區(qū)域范圍內(nèi),遵循有效性、公平性和可持續(xù)性的原則,利用各種工程與非工程措施,按照資源配置準則和市場經(jīng)濟的規(guī)律,通過合理抑制需求、保障有效供給、維護和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等手段和措施,對多種可利用水源在區(qū)域間和各用水部門間進行的配置后各區(qū)域的用水總量,一般可為現(xiàn)行的用水總量控制量.第2層為目標水量,是基于水資源利用技術效率的考慮區(qū)域用水戶現(xiàn)有生產(chǎn)技術、用水結(jié)構、水資源管理制度、用水意識、投資能力等綜合因素的能達到的目標水量.該水量指明了區(qū)域節(jié)水潛力,可為節(jié)水型社會建設提供有價值的指導.

由于水資源利用技術效率是基于投入、產(chǎn)出的效率評價,因此適合具有明顯投入、產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水的效率測算.基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制主要是指工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水的用水總量控制.

基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制的意義如下:(a)節(jié)水的核心就是提高利用效率.從技術效率的概念可以看出,它追求資源的節(jié)約,因為它衡量的是經(jīng)濟主體生產(chǎn)一定量產(chǎn)品所需的最小用水量占實際用水量(投入水平)的百分比.因此,在進行節(jié)水型社會建設時只有以水資源技術效率作為約束,才能起到提倡節(jié)約的目的.(b)水資源技術效率指出了用水戶在現(xiàn)有的技術條件下實際產(chǎn)出與理想產(chǎn)出的距離,而該理想產(chǎn)出是該用水戶在現(xiàn)有的生產(chǎn)技術、用水結(jié)構、水資源管理制度、用水意識、投資能力等因素綜合作用下能達到的目標,更符合實際,用水戶通過努力能達到該目標,這就會刺激用水戶采取各種措施提高水資源利用效率.(c)包含一定經(jīng)濟效率水平的生產(chǎn)力是制度變遷和創(chuàng)新的根本性決定因素,以水資源技術效率作為約束進行區(qū)域用水總量控制能提高水資源利用效率,進而能推動水資源管理制度的變遷與創(chuàng)新,提高水資源管理水平.

綜上所述,本文進行基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水總量控制的研究,目的是在理論上對總量控制問題進行補充和完善,實踐上為我國用水總量控制、改善和提高水資源技術效率提供有價值的指導.

2 基于水資源利用技術效率的區(qū)域目標水量測算模型

2.1 水資源利用技術效率測算

目前技術效率的評價方法主要有2類:一類是非參數(shù)方法,以數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)為代表;另一類是參數(shù)方法,以隨機前沿分析(SFA)為代表.SFA方法[10-12]區(qū)分了統(tǒng)計誤差項與管理誤差項,可以更好地避免和減輕不可控因素對非效率的影響,使結(jié)果更為接近實際.與之相比,DEA方法忽略了樣本之間的差別,且把可控和不可控因素都歸為非效率,從而在一定程度上影響了結(jié)果的準確性[13].因此,運用隨機生產(chǎn)前沿分析方法,能夠更加科學、合理地測算水資源利用技術效率.

本文采用Battese[14]提出的BC模型來估算水資源利用技術效率.該模型的數(shù)學表達式為

式中:i——區(qū)域;t——時間;Y——產(chǎn)出;f(Xit,β)——生產(chǎn)函數(shù);X ——一組包含水資源的投入變量;β——對應的待估計參數(shù)向量;v——統(tǒng)計誤差項,包含了生產(chǎn)過程中不可控制因素,服從半正態(tài)分布N(0,);u——管理誤差項,反映了技術效率損失,服從半正態(tài)分布N(0,),u≥0,且 v與u相互獨立,并獨立于投入變量.

產(chǎn)出相同,即式(1)和式(2)相等,則可求得第 i個個體在第t期的水資源技術效率

γ接近于0時,表明實際產(chǎn)出與可能最大產(chǎn)出的差距主要來源于不可控制因素造成的誤差;而 γ接近于1時,則說明誤差主要來源于隨機變量,需要采用隨機前沿模型.

2.2 區(qū)域農(nóng)業(yè)用水目標水量測算模型

對農(nóng)業(yè)用水構建C-D生產(chǎn)函數(shù)形式的隨機前沿分析模型.農(nóng)業(yè)投入變量為:(a)勞動力投入,以農(nóng)業(yè)總勞動力計算,不包括農(nóng)村從事工業(yè)、服務業(yè)等的勞動力;(b)機械動力投入,以農(nóng)業(yè)機械總動力計算,包括耕作、排灌、收獲、農(nóng)業(yè)運輸?shù)戎饕糜谵r(nóng)業(yè)的各種動力機械的動力總和;(c)化肥投入,以年度內(nèi)實際用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的化肥施用量(折純量)計算,主要包括氮肥、磷肥、鉀肥和復合肥等;(d)農(nóng)藥投入,以年度內(nèi)實際用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)藥使用量計算;(e)有效灌溉面積投入,以每年實際的有效灌溉面積計算,為灌溉工程或設備已經(jīng)配備的、能夠進行正常灌溉的水田和水澆地面積之和;(f)農(nóng)業(yè)用水量.構建的C-D生產(chǎn)函數(shù)形式的農(nóng)業(yè)用水隨機前沿模型為

式中:YA——農(nóng)業(yè)產(chǎn)值;LA——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的勞動力;M——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的機械總動力;F——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥使用量;P——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)藥使用量;G——有效灌溉面積;WA——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源投入.

式(5)和式(6)相等,可得第i個地區(qū)在時間t的農(nóng)業(yè)水資源利用技術效率TAit為

農(nóng)業(yè)用水目標水量為

2.3 區(qū)域工業(yè)用水目標水量測算模型

工業(yè)用水的技術效率測算基本原理與農(nóng)業(yè)用水技術效率測算相同,根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實際,選擇如下變量:工業(yè)產(chǎn)值YI;固定資產(chǎn)凈值年平均余額K,是固定資產(chǎn)凈值在報告期內(nèi)余額的平均數(shù);工業(yè)從業(yè)人數(shù)LI;生產(chǎn)用水量WI,指工、礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中,用于制造、加工、冷卻、空調(diào)、凈化、洗滌等方面的用水和企業(yè)內(nèi)部其他用水的數(shù)量.

構建超對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)形式的工業(yè)用水隨機前沿模型

工業(yè)用水技術效率測算原理同農(nóng)業(yè)用水技術效率測算原理,可得工業(yè)用水技術效率TIit為

工業(yè)用水目標水量為

3 徐州市用水總量控制實證分析

徐州市為全國節(jié)水型社會建設的試點城市之一,用水總量控制為其核心工作之一.徐州市境內(nèi)多年平均可用水資源量約為35.63億m3,人均水資源占有量為380m3左右.

原始數(shù)據(jù)通過徐州市水資源年報、江蘇省統(tǒng)計年鑒查得.利用Froniter 4.1軟件,可得徐州地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水隨機前沿模型為

工業(yè)用水隨機前沿模型為

根據(jù)式(7)和式(10)可得徐州市豐縣、沛縣、銅山縣、睢寧縣、邳州市、新沂市、賈汪區(qū)及市區(qū)的工農(nóng)業(yè)用水技術效率.表1給出了徐州市全市的工農(nóng)業(yè)用水技術效率.從表1可知:徐州市農(nóng)業(yè)用水技術效率呈下降趨勢,均值為85.83%;工業(yè)用水技術效率呈上升趨勢,均值為77.48%.

徐州市農(nóng)業(yè)用水技術效率呈下降趨勢,可能存在2個原因:(a)生產(chǎn)前沿是對應于要素集合的最優(yōu)組合,目前,隨著“三農(nóng)”政策的實施,農(nóng)業(yè)投入加大,農(nóng)業(yè)技術進步速度加快,生產(chǎn)可能性邊界外移,意味著技術效率的衡量基準不斷提高;(b)節(jié)水技術雖然一直在進步,農(nóng)民局限于自身稟賦條件而沒有對新技術很好地加以利用,即節(jié)水技術的推廣沒有跟上其他農(nóng)業(yè)技術的提高速度,相對農(nóng)業(yè)用水技術效率也不會高.

根據(jù)本文對水資源總量控制的定義,第1層控制水量可為水資源配置后各區(qū)域現(xiàn)行的用水控制量,該水量采用徐州市水資源優(yōu)化配置結(jié)果[15],第2層目標水量按式(8)和式(11)進行計算.這樣,可得徐州市分區(qū)域農(nóng)業(yè)用水的目標水量測算結(jié)果(表2)和工業(yè)用水的目標水量測算結(jié)果(表3).

表1 徐州市工農(nóng)業(yè)用水技術效率測算結(jié)果Table 1 Results of technical efficiency of agricultural and industrial water utilization in Xuzhou City

表2 徐州市分區(qū)域農(nóng)業(yè)用水目標水量測算結(jié)果Table2 Results of agricultural objective water quantity of regional water consumption control in Xuzhou City

總體而言,徐州市2010年、2020年和2030年50%保證率農(nóng)業(yè)用水配置量分別為221 153.13萬m3,204202.17萬m3和190957.24萬m3,工業(yè)用水配置量分別為46786.55萬m3,64089.9萬m3和72364.26萬m3;徐州市2010年、2020年和2030年50%保證率農(nóng)業(yè)用水總量控制的第2層目標水量分別為187 610.32萬m3,173149.49萬m3和162247.76萬m3,工業(yè)用水總量控制的第2層目標水量分別為36604.58萬m3,49660.17萬m3和55994.00萬m3.

表3 徐州市分區(qū)域工業(yè)用水目標水量測算結(jié)果Table 3 Results of industrial objective water quantity of regional water consumption control in Xuzhou City

4 結(jié) 語

水資源利用技術效率是指經(jīng)濟主體生產(chǎn)一定量產(chǎn)品所需的最少水資源用水量占實際水資源用水量的百分比.本文從水資源利用技術效率角度進行用水總量控制研究,構建了基于水資源利用技術效率的區(qū)域用水目標水量測算模型,并以徐州市為例進行了實證分析.分析結(jié)果表明,把用水總量控制分為控制水量和目標水量2個層次,利用隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)測算水資源利用技術效率,進而測算區(qū)域用水目標水量是可行的.

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